(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に形成した静電像を現像剤により現像して画像を形成する画像形成装置において、
回転可能な現像剤担持体と前記現像剤担持体に担持される現像剤層を規制する現像剤規制部材とを有し、前記像担持体に形成した静電像を現像剤により現像する現像手段と、
前記現像剤規制部材を振動させる振動手段と、
形成された画像の印字比率に応じて前記振動手段の駆動条件を制御する制御手段と、を有し、
前記駆動条件は、前記振動手段による振動の強さであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
複数の前記現像手段と、これに対応する複数の前記振動手段を有し、
前記制御手段は、それぞれの現像手段により現像される画像の印字比率に応じて、これに対応する振動手段の駆動条件を独立して制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は像担持体に形成した静電像を現像剤により現像して画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から電子写真方式を用いた画像形成装置では、像担持体に形成した静電像を現像する現像装置として、現像剤に非磁性トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）とを備えた２成分現像剤を使用するものがある。この２成分現像剤は、トナーに磁性体を含ませなくてもよいため、特に、カラー画像形成装置においては、色味が良好であるなどの理由から広く用いられている。
【０００３】
このような画像形成装置に用いられる現像装置は、図６に示すように、現像容器内の現像剤を撹拌搬送部材により現像剤担持体である現像スリーブ100へと撹拌搬送される。この現像スリーブ100はマグネット101を内蔵しており、搬送された現像剤が回転する現像スリーブ100に担持されて搬送される。そして、前記現像剤は現像剤規制部材である現像ブレード102によって層厚が規制された状態で像担持体である感光ドラムに供給され、該感光ドラムに形成された静電像を現像する。
【０００４】
このような現像装置においては、現像スリーブ100に担持搬送される現像剤が現像ブレードによって規制される場所において、何からの異物が詰ることで、現像剤層の形成が阻害される事があった。そしてこの阻害された部分は、現像剤の量が少なくなる為、本来の現像が行なえなくなってしまうという課題があった。
【０００５】
上記課題に対して現像剤の層厚を２つの現像ブレードにより２段階に規制し、片側を解放することで異物を除去する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
また、現像ブレード自身を振動させる部材を取付けることにより、現像ブレードと現像スリーブとのギャップに挟まった異物を除去する方法が提案されている（特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平３−３８６６９号公報
【特許文献２】特開平１１−２３１６４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記のように現像ブレード102によって層厚を規制する現像装置にあっては、現像剤だまり部103において、現像スリーブ100に担持搬送される現像剤が現像ブレード102によって流れがせき止められる部分Ａができる。一方、現像スリーブ100の表面近傍の現像剤は現像スリーブ100の回転速度に追従して、ほぼ同等の速度で搬送される。このため、現像剤は前記せき止められる部分Ａと搬送される部分Ｂとの境界部でせん断面が生じ、このせん断面での流れの差によると思われるトナーの遊離が生じ、結果としてその部分に現像剤層が発生する。この現像剤層が成長すると、現像ブレード102と現像スリーブ100のギャップが狭くなる。そして、ギャップが狭くなった部分では現像スリーブ100に形成される現像剤の層厚が他の部分と比べて薄くなってしまい、現像に供する現像剤が少なくなって画像としては濃度薄になってしまうことがある。この現象は、トナーとキャリアからなる２成分現像剤を用いた際に発生し易い現象である事は、発明者の検討により見出された。
【０００９】
そして上記現象は、特に低印字比率の場合は現像剤がほとんど消費されず、現像剤に添加された外添剤の遊離や埋め込みにより現像剤の凝集度が高くなり、現像剤層が成長しやすく顕著に発生する傾向がある事も、見出された。
【００１０】
しかしながら、特許文献１の方法では現像ブレード本体に付着した現像剤層などの異物を除去することができない。また、２つの現像ブレードが必要であり、それだけ収容スペースが必要となってしまう。
【００１１】
また、特許文献２のように現像ブレードを振動させる構成にあっては、画像形成が高印字比率で行われている場合、現像ブレードを振動させると、その振動により現像剤の飛散が増加する傾向がある。そして、振動を繰り返すことによって飛散した現像剤による本体内部の汚染や、飛散した現像剤が記録シートへ付着することによる画像劣化の可能性がある。
【００１２】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、現像剤規制部材を振動させて異物を除去する現像手段を有する画像形成装置にあって、画像劣化を抑制するとともに現像剤の飛散を抑制し得る画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するための本発明における代表的な手段は、像担持体に形成した静電像を現像剤により現像して画像を形成する画像形成装置において、回転可能な現像剤担持体と前記現像剤担持体に担持される現像剤層を規制する現像剤規制部材とを有し、前記像担持体に形成した静電像を現像剤により現像する現像手段と、前記現像剤規制部材を振動させる振動手段と、形成された画像の印字比率に応じて前記振動手段の駆動条件を制御する制御手段と、を有し、前記駆動条件は、前記振動手段による振動の強さであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明にあっては、現像剤規制部材を振動させる際に、それまで画像形成した印字比率の積算結果に応じて振動手段の駆動条件を変更することで現像剤担持体に付着した現像剤等を効率的に振動させることができる。そして、不必要に振動させることがないので、現像剤の飛散を最小に抑え、かつ、画像劣化の発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に本発明の一実施形態に係る画像形成装置について、図面を参照して具体的に説明する。
【００１６】
〔第１実施形態〕
図１乃至図５は本発明の第１実施形態に係る画像形成装置を示すものである。図１は画像形成装置の全体構成説明図であり、図２は現像装置の断面模式説明図である。また、図３は現像剤担持体の振動構成を示す断面説明図であり、図４は振動制御ブロック図、図５は振動制御手順を示すフローチャートである。
【００１７】
[画像形成装置の全体構成]
先ず、図１を参照して本実施形態の画像形成装置の全体構成について、画像形成動作とともに説明する。
【００１８】
本実施形態の画像形成装置は、装置本体に接続された原稿読み取り装置等の機器からの画像信号に従って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の４色フルカラー画像を、電子写真方式を利用して記録材に形成することができる。
【００１９】
本実施形態の画像形成装置は、４連タンデム式の画像形成装置であり、複数の像形成手段として、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を形成する第１、第２、第３、第４の画像形成部ＰY、ＰM、ＰC、ＰBkを有する。各画像形成ステーションの構成は、現像剤の色が異なる以外は実質的に同一である。そのため、以下、特に区別を要しない場合は、何れかの画像形成ステーションに属する要素であることを示すために符号に与えた添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは省略し、総括的に説明する。
【００２０】
各画像形成ステーションＰは、像担持体としてのドラム状の感光体（感光ドラム）１を有する。そして、感光ドラム１の周囲には帯電手段２、露光装置３、現像手段である現像装置４、クリーニング手段７が配置されている。また、各感光ドラム１に接するように中間転写ベルト５が配置されている。この中間転写ベルト５はエンドレスのベルト部材であって、駆動ローラ６、テンションローラ８、転写内ローラ９に掛け渡されて画像形成動作に際しては感光ドラム１とともに回転する。そして、中間転写ベルト５を挟んで、各感光ドラム１の対向位置には一次転写ローラ10が設けられている。
【００２１】
画像形成に際しては回転する感光ドラム１の周面が帯電手段２によって一様に帯電され、露光装置３から選択的な露光が行われることで静電像が形成される。この静電像を現像装置４によって現像することで可視像化して、一次転写ローラ10へのバイアス印加によって現像されたトナー像を中間転写ベルト５に転写する。このトナー像転写を、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に重ね合わせて行うことでカラー画像を形成する。
【００２２】
上記画像形成と同期して、装置本体下部に装填されたカセット11に積載されたシートを搬送ローラ対12により二次転写部へ搬送する。この二次転写部において、二次転写ローラ13を介してバイアスを印加することで中間転写ベルト５上のトナー像を記録材に転写する。
【００２３】
そして、トナー像が転写された記録材を搬送ベルト17によって定着手段14に搬送してトナー像を加熱定着した後、排出トレイ15へと排出する。
【００２４】
なお、一次転写工程後に感光ドラム１上に残留したトナー等の付着物は、クリーニング手段７によって回収される。また、二次転写工程後に中間転写ベルト５上に残留したトナー等の付着物は、中間転写体クリーナ16によって除去される。
【００２５】
尚、本実施形態の画像形成装置は、例えばブラック単色の画像など、所望の単色又は４色のうちいくつかの色用の画像形成部を用いて、単色又はマルチカラーの画像を形成することも可能である。
【００２６】
[現像装置]
次に、図２を参照して本実施形態の現像装置の構成について、現像動作とともに説明する。
【００２７】
現像容器41内に非磁性トナーと磁性キャリアとを備えた２成分現像剤を収容している。現像容器41は、垂直方向に延在する隔壁41ｃによって現像室41ａと撹拌室41ｂとに分けられている。現像室41ａと撹拌室41ｂ内にはそれぞれ現像剤搬送撹拌部材42，43が配されている。また、隔壁41ｃの長手方向量端部には、現像室41ａと撹拌室41ｂの間で現像剤の通過を許す受け渡し部が設けられている。各現像剤搬送撹拌部材42，43は、現像剤を撹拌しながら搬送して現像容器41内を循環させる。現像容器41の感光ドラム１に対向する位置には、現像剤担持体としての現像スリーブ44が回転可能に配置されている。この現像スリーブ44は、磁界発生手段としてのマグネット45を内蔵している。
【００２８】
前記マグネット45は、３極以上の構成からなり、現像剤搬送撹拌部材42で撹拌された現像剤は、汲み上げのための搬送用磁極（汲み上げ極）Ｎ２の磁力で拘束され、現像スリーブ44の回転により現像剤溜まり部48へ搬送される。現像剤は、その量が現像剤返し部材47で規制され、安定した現像剤を拘束するために、ある一定以上の磁束密度を有する搬送用磁極（カット極）Ｓ２で十分に拘束され、そして磁気ブラシを形成しつつ搬送される。次いで、現像剤は、その量が現像剤規制部材である現像ブレード46で磁気穂が穂切りされることにより適正化される。そして、搬送用磁極Ｎ１で搬送され、感光ドラム１との対向部まで搬送され、現像極Ｓ１で現像に供される。
【００２９】
前記感光ドラム１の対向部では、現像スリーブ44に印加される現像バイアスによりトナーのみが感光ドラム１表面に形成された静電潜像に転移し、感光ドラム１表面に静電像に応じたトナー像が形成される。
【００３０】
ここで、前述したように、現像ブレード46の近傍では現像スリーブ44によって搬送される現像剤と、現像ブレード46によってせき止められる現像剤とでせん断面が形成される。そして、前記せん断面での流れの差によって現像剤をせき止める現像ブレード46側に現像剤層が形成され、現像スリーブ44と現像ブレード46とのギャップを狭めてしまう。
【００３１】
そのため、本実施形態では振動手段によって現像ブレード46に振動を加えることにより、現像ブレード46近傍の現像剤溜まり部48に存在している現像剤層をほぐし、現像ブレード46の外に吐き出す。これにより、現像スリーブ44に対して現像剤のコート量が少なくなることが防止される。
【００３２】
[振動手段]
本実施形態における振動手段は、図３に示すように、現像ブレード46に取り付けられ、この振動手段50を駆動することにより現像ブレード46を振動させる。振動手段50はケース50ｄの中に振動モータ50ａが設けられており、その出力軸50ｂに錘50ｃが取り付けられている。
【００３３】
振動モータ50ａは、制御手段（図４参照）と接続された状態で、ケース50ｄ内に収納されて固定されている。そして、前記ケース50ｄはスプリング50ｅによって現像ブレード46の支持部に付勢されている。錘50ｃは、その重心が出力軸50ｂに対して一方に偏った状態で固定されている。
【００３４】
このため、制御手段によって振動モータ50ａの出力軸50ｂが回転駆動されると、振動モータ50ａから振動が発生する。この振動がケース50ｄに伝播し、さらに現像ブレード46に伝播する。
【００３５】
ケース50ｄは、振動モータ50ａに現像剤が侵入するのを防止する機能、及び振動モータ50ａを拘束することで現像ブレード46へ振動を効率的に伝播する機能がある。
【００３６】
上述構成の振動手段50は、現像ブレード46に対して凝集塊を除去するのに十分な振動を与えることができる構成であれば、上述構成に限定されるものではない。
【００３７】
[振動制御構成]
上記現像ブレード46の振動は、不必要に行うと現像剤の飛散が増加してしまう。そこで、本実施形態では画像形成における印字比率を検出し、その累積結果に応じて振動手段50の駆動条件を制御するようにしている。
【００３８】
図４は前記制御を行うための制御手段の構成ブロック図である。60はＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等を含む制御部で、画像形成制御や振動手段50の駆動制御を行う。原稿読み取り装置等の画像信号発生部61からの画像信号に基づき、制御部60は露光装置３や現像装置４等を駆動して画像形成を行う。このとき、印字比率検出手段62が前記画像信号から記録材に形成する画像の印字比率を検出し、かつ、これを積算する。そして、前記印字比率検出手段62が得た結果に基づき、制御部60が設定された駆動条件により振動モータ50ａの駆動を制御する。ここで言う印字比率とは、最大画像形成エリアにおける実際の画像が占める割合のことを指す。なお、例えばA4サイズの紙に対する最大画像形成エリアは、A4サイズ以内の所定領域となる。
【００３９】
本実施形態では前記駆動条件として、累積された印字比率によって駆動タイミング及び振動モータ50ａの駆動電圧を変更するように構成している。ここで言う駆動タイミングとは、駆動を開始するタイミングのことである。また、駆動電圧を変えることにより、振動モータによる振動の強度が変化する。その振動制御手順を図５のフローチャートを参照して説明する。なお、図５では画像１枚当たりの処理フローを示しており、連続で出力する場合はそれぞれの画像に対して図５の処理を繰り返す。
【００４０】
まず、図５のＳ101において画像出力処理をスタートさせ、Ｓ102にて印字比率検出手段62により画像形成される印字比率を計算するとともに積算する。そして、Ｓ103にて画像形成を行う。
【００４１】
次にＳ104にて過去100枚の印字比率データを読出し、Ｓ105にて平均印字比率を計算する。Ｓ106にて前に現像ブレード46の振動処理を行ってからの出力枚数を示す変数Ｋの値を読み出し、この変数Ｋの値が100以上であるかどうかをチェックする。
【００４２】
Ｓ106にてＫが99以下であれば、Ｓ107にて、Ｓ105で算出された平均印字比率をチェックし、５％未満ならば、Ｓ108でＫに２を加算し、５％以上ならばＳ109にてＫに１を加算して処理を終了する。
【００４３】
また、Ｓ106にて、変数Ｋが100以上であれば、Ｓ110にて、Ｓ105で算出された平均印字比率をチェックする。そして、平均印字比率が２％未満であれば、Ｓ111にて、振動モータ50ａの駆動電圧を５Ｖとする現像ブレード振動(強)モードを行う。また、前記平均印字比率が２％以上10％未満であれば、Ｓ112にて振動モータ50ａの駆動電圧を３Ｖとする現像ブレード振動（弱）を行う。また、平均印字比率が10％以上であれば、Ｓ113にて現像ブレード振動はなしとし、Ｓ114にて、変数Ｋを０に戻し処理を終了する。
【００４４】
上記のように、画像形成枚数が設定した枚数に達したときに振動モータ50ａを駆動させて現像ブレード46を振動させる。このとき、画像枚数のカウントにあたり、画像１枚あたりの印字比率を検出し、その印字比率が所定値未満のときは２枚分としてカウントし、印字比率が所定値以上のときは１枚分としてカウントする。これにより、現像ブレード46によってせき止められる現像剤によって形成される現像剤層の成長を効率良く崩すものである。
【００４５】
すなわち、画像形成による現像剤消費量が少ないときは、現像剤消費量が多いときよりも現像ブレード46に形成される現像剤層が形成され易くなる。そこで、現像剤消費量が多いとき（印字比率が大きいとき）は画像100枚が形成されるごとに振動モータ50ａを駆動させて現像ブレード46を振動させ、ブレードに形成される現像剤層を崩す。しかし、現像剤消費量が少ないとき（印字比率が小さいとき）は、前記多いときよりも早いタイミングで振動モータ50ａを駆動させて現像ブレード46を振動させる。
【００４６】
これにより、現像ブレード46に形成される現像剤層の成長度合いに合わせて現像ブレード46を振動させることができる。このため、不必要に現像ブレード46を振動させることがなくなり、現像剤の飛散やモータ音の発生を抑制することができる。
【００４７】
また、本実施形態では振動モータ50ａの駆動条件として、前記タイミングのみならず印字比率によってモータ駆動電圧を変化させることで振動強さを変更するようにしている。すなわち、印字比率が小さくて現像ブレード46に現像剤層が形成され易い場合は振動を強くし、逆に印字比率が大きくてブレードに現像剤層が形成され難い場合は振動を弱くする。これにより、現像ブレード46に形成される現像剤層を効率よく崩すことができる。
【００４８】
〔第２実施形態〕
前述した第１実施形態では、図５に示したフローチャートのＳ111〜Ｓ112において現像ブレード振動処理の強弱を変化させるために、振動モータ50ａの駆動電圧を変化させて振動強さを変更する例を示した。このとき、駆動条件として振動モータ50ａの駆動時間を変化させるようにしてもよい。例えば、Ｓ111の現像ブレード振動（強）処理における振動モータ50ａの駆動時間は２秒、Ｓ112の現像ブレード処理（弱）処理における振動モータ50ａの駆動時間は１秒とする。このようにモータ駆動時間も変更することにより、現像剤の飛散やモータ音の発生をより抑制することができる。
【００４９】
また、駆動条件の変更として前記振動モータの駆動時間を変更するときに、駆動電圧を一定にして駆動時間のみを変更するようにしてもよい。例えば、印字比率が小さいときは駆動時間を長く設定し、逆に印字比率が大きいときは駆動時間を短く設定する。このようにしても、ブレード付着現像剤を効率良く崩すことができる。
【００５０】
さらに、前述した実施形態では各現像装置におけるブレード振動モータ50ａの駆動条件を同じにした例を示したが、画像出力処理シーケンスを各色それぞれ独立して行うことで、各現像装置の現像ブレード振動処理もそれぞれ独立して行うようにしてもよい。このようにすることで、各色ごとの印字比率に対応して現像ブレードの振動処理を効率良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】画像形成装置の全体構成説明図である。
【図２】現像装置の断面模式説明図である。
【図３】現像剤担持体の振動構成を示す断面説明図である。
【図４】振動制御ブロック図である。
【図５】振動制御手順を示すフローチャートである。
【図６】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
【００５２】
１    …感光ドラム
２    …帯電手段
３    …露光装置
４    …現像装置
５    …中間転写ベルト
６    …駆動ローラ
７    …クリーニング手段
８    …テンションローラ
９    …転写内ローラ
10    …一次転写ローラ
11    …カセット
12    …搬送ローラ対
13    …二次転写ローラ
14    …定着手段
15    …排出トレイ
16    …中間転写体クリーナ
41    …現像容器
41ａ  …現像室
41ｂ  …撹拌室
41ｃ  …隔壁
42，43 …現像剤搬送撹拌部材
44    …現像スリーブ
45    …マグネット
46    …現像ブレード
47    …現像剤返し部材
48    …現像剤溜まり部
50    …振動手段
50ａ  …振動モータ
50ｂ  …出力軸
50ｃ  …錘
50ｄ  …ケース
50ｅ  …スプリング
60    …制御部
61    …画像信号発生部
62    …印字比率検知手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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